Индуктивный делитель напряжения Советский патент 1986 года по МПК G01R15/06 

вторая намотана на сердечник, охваченный всеми делительными обмотками, Делитель содержит также первичную секционированную делительную обг-отку 1, первичные обмотки 2-1 , 2-2, . , ., 2- (n-l) возбуждения, сердечники 3-1, 3-2, . .. ., , вторичную обмотку 4, дополниИзобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано при создании мостов и компенсаторов переменного тока, .измерительных усилителей, а также при проведении аттестации и поверки электроизмерительных устройств.

Цель изобретения - повышение точности деления в более широком диапазоне частот.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого индуктивного делителя напряжения.

Он содержит первичную секционированную делительную обмотку 1, первичные обмотки 2-1, 2-2,..., 2-(п-1) возбуждения, намотанные на сердечниках 3-1, 3-2,..., 3-п,вторичную обмотку 4, дополнительные обмотки 5, 6 и конденсатор 7. Делительная обмотка 1 и вторичная обмотка 4 намотаны одновременно на всех п сердечниках. Обмотки возбуждения 2-1,..., 2-(п--1) содержат каждая такое же количество витков, как и делительная, однако намотаны на меньшем числе сердечников. Причем обмотка 2-1 охватывает сердечники 3-2,..,, , обмотка 2-2 сердечники 3-3,..., и т.д. Каждая обмотка 2-т возбуяодения охватывает сердечники 3-(т+1),... 3-п, т.е. (п-ш) сердечников, обмотка 2-(п-1) намотана на одном сердечнике 3-п. Дополнительная обмотка 5 выполнена на первом сердечнике , а обмотка 6 - на последнем сердечнике 3-п., 05- моТки 5 и 6 соединены между собой последовательно встречно и подключены к конденсатору 7. При построении многокаскадных нндук тивных делителей соединение каскадов производится лю- iSblM из известных способов путем съема части напряжения с обмотки либо

тельные обмотки 5 и 6 , конденсатор 7, Количество сердечников (число ступеней) выбирается из необходимости обеспечения достаточно высокого выходного сопротивления на низких частотах и составляет обычно от 2 до 5. 1 ил.

ри помопщ вторичной обмотки 4. Коичество сердечников п (число ступеей) выбирается из соображений обесечения достаточно высокого

опротивления на низких частотах и оставляет обычно от 2 до 5.

Индуктивньм делитель напряжения работает следующим образом.

При подаче на входные зажимы 8 и 9 делительной обмотки 1 от источника

переменного тока либо с обмотки связи

предыдущего каскада напряжения отводах секций этой обмотки и на вторичной обмотке 4 наводится напряжение, пропорциональное числу витков. Для повьшения входного сопротивления обмотки 1 к зажимам первичных обмоток 2-1,..., 2-(п.-1) подключают источники переменного тока с выходньм напряжением, равным напряжению U, основного источника. При этом основную энергетическую нагрузку несет источник, подключенный к зажимам об -ютки 2-(п- 1), так как ток, протекающий в этой

обмотке, создает основной магнитный поток в сердечнике 3-п. На этом сердечнике намотаны все остальные первичные обмотки, . токи, проте- каюцще через эти обмотки, лишь компенсиругот разность в приложенных к обмоткам напряжениях и погрешность трансформации напряжений из одной обмотки в другую. Ток намагничивания, протекающий в каждой первичной обмотке, уменьшается в геометрической прогрессии с увеличением числа сердечников, которые ох.ватывает данная обмотка. Минимальный ток протекает в делительной обмотке 1 и, следовательно, эта обмотка обладает максимальным входным сопротивлением, бла- г.одаря чему практически не нагружает основной источник. При этом поддерживаются с высокой точностью заданные числами витков отношения выходного напряжения на отводах секций обмотки 1 и на зажимах вторичной обмотки 4 к напряжению и основного источника. Однако через этот источник, соединительные провода от него и контакты протекает паразитный -ок, обусловленный шунтирующей делительную обмотку

межвитковой,емкостью, который возрас- О пенсация влияния паразитной емкости

тает с позьшзением. частоты напряжения Up. Этот ток. вызывает падения напряжений на внутреннем сопротивлении источника, сопротивлениях соединительных проводов и контактов и поэтому может привести к возникновению погрешности индуктивного делителя, Для компенсации этой погрешности необходимо создать в цепи основного источника переменный ток, равньй по амплитуде току 1 и противоположный ему по фазе. Генератором этого тока служат дополнительные обмотки 5, 6 и конденсатор 7.

На сердечнике 3-1 намотаны делительная обмотка 1, вторичная обмотка Л и дополнительная обмотка 5. В рабочем режиме делителя обмотка 4 нагружена, как правило, большим входным сопротивлением последующего, каскада (режим близкий к холостому ходу), а обмотка 1 подключена к источнику с низким выходным сопротивлением. Поэтому, если через обмотку 5 пропустит определенный ток I ,-то обмотка 1 для него служить вторичной обмоткой. При этом сердечник 3-1, обмотки 1 и 5 образуют трансформатор тока с короткозамкнутой (через низкое выходное сопротивление источника) вторич- ной обмотки 1.

-3

Входное сопротивление трансформатора тока (со стороны обмотки 5) определяется в основном сопротивлением меди обмотки 5 и может быть весьма незначительным (единицы и даже доли Ома) .

Следовательно, при выборе емкости С ко зденсатора 7 из условия равенства паразитного тока и тока через конденсатор обеспечивается полная компенсация погрешности, обусловленной шунтирующим действием межвиткрвой емкости, и повышение входного сопротивления делителя. Условие компенсации частотонезависимое, поэтому повьшение точности деления и входного сопротивления делителя достигается в широком диапазоне частот. При этом усложнения конструкции делите;;я несущественны, поскольку числа витков дополнительных обмоток могут быть значительно меньшими, чем числа витков основных обмоток.

В реальных делителях полная ком15

0

5

0

5

С„ невозможна из-за влияния нестабильности и погрешности подбора емкости С ij, а также погрешностей трансформации напряжения из обмотки 2-(п- 1) в обмотку 6 и тока из обмотки 5 в обмотку 1. На практике эти факторы могут вызывать погрешность компенса- ции тока 1(, от 1 до 10%. Поэтом данный индуктивный делитель по сравнению с прототипом позволяет в 10-100 раз повысить входное сопротивление и во столько же раз снизить погрешность деления, обусловленную шунтирующим действием паразитной межвитковой ем- кости.

В пятиступенчатом-делителе напряжения погрешность деления при разорванной цепи компенсации составляла на частотах 10 и 20 кГц, соответственно 0,03 и 0,06%. При замкнутой цепи компенсации эта погрешность не превьшгала 5.10 % в диапазоне .частот от 1 до 20 кГц.

Ф о р м ула изобретения

Индуктивный делитель напряжения, содержащий п первичных обмоток с одинаковым числом витков, из которых делительная обмотка намотана на п сердечниках, а каждая из остальных m обмоток намотана на (h-m) сердечниках, и одну вторичн то обмотку, намотанную на п сердечниках, отличающийся тем, что, с целью повьш ения точности деления в более широком диапазоне частот, делитель снабжен двумя дополнительными обмот- каьш, одна из котйрьпс намотана на сердечнике, охваченном делительной и вторичной обмотками, а вторая,- на сердечнике, охваченном всеми обмотками делителя, и соединен.ныьш последовательно встречно и подключенными к конденсатору, емкость которого относится к паразитной межвитковой емкости делительной обмотки, как квадрат числа зитков этой обмотки к произведению чисел витков дополнительных обмоток.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании мостов и компенсаторов переменного тока, измерительных усилителей, а также при проведении аттестации и проверки электроизмерительных устройств. Целью изобретения является повышение точности деления в более широком диапазоне частот. Для достижения поставленной цели делитель снабжен двумя дополнительными обмотками, одна из которых намотана на сердечнике, охваченном делительной и вторичной обмотками, а (Л с сд ел IN5 со